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轻质耐火材料的组成、分类及特点

编辑:保温砖 时间:2022-05-09 浏览:49

  轻质耐火材料组成与分类

  轻质耐火材料可简单分为固相和气相的组合[3],其中的固相大多数是无机非金属氧化物(结晶相和玻璃相),相对来说这些无机非金属氧化物本身的导热系数很高,虽然耐火度较高,但其隔热作用非常小。由于气体存在于固相内的气孔中,气体的导热系数很低,空气在 0℃时导热系数为 0.023W/m?℃,常温下导热系数小于 0.03W/m?℃,500℃时为 0.06W/m?℃。因此由固相与气相构成的气孔率很高的轻质耐火材料具有很好的隔热效果,而充满气体的散状材料或纤维状材料也具有良好的隔热作用。

  轻质耐火材料品种繁多,一般可以按照不同的条件进行很多分类。轻质耐火制品主要有轻质氧化硅质、轻质粘土质,轻质高铝质以及氧化铝空心球制品等。按矿物组成分类有石英质,莫来石质,堇青石质,刚玉质等。一般轻质耐火制品的容重一般为 0.6~1.2g/cm3,使用温度一般为 900~1350℃。如按照使用温度,可以分为低温绝热材料(≤600℃),中温绝热材料(600℃~1200℃),高温绝热材料(≥1200℃)三类。而氧化铝空心球耐火轻质制品能在 1800℃以下长时间使用。按照结构的特点,可以分为气相连续结构型,固相连续结构型,气相和固相都为连续相的混合型等三类。

  轻质耐火材料的特点

  轻质耐火材料具有一定的高温力学性能和良好的体积稳定性,其气孔率高、体积密度小、导热系数低,具有良好的绝热性能。

  由于隔热材料中包含有大量的孔隙,通过隔热材料的热传递就是通过固相与气相的传热。固相传热主要为热传导,而气相传热则比固相传热要复杂。当热量由高温区域传递到隔热材料内部时,在没有碰到气孔之前,传热过程是在固相中进行的,即通过固相的传导。在碰到气孔以后,热量的传递过程就变为两条路线:一条仍然通过固相传热;一条则是通过气相传热。在通过固相传热的线路中,由于气孔的阻碍,使得热传导方向发生了变化,热传导路线大大增强,即热阻增大;在通过气相传热的路线中,热传导包括气体的传导、对流传热与辐射传热。由此可见,通过隔热耐火材料的传热过程包括两个传热通道,即通过固相的传热和通过气相的传热。

  而隔热耐火材料的隔热作用就是因为存在大量的气孔,气孔中的气体有很好的隔热作用,热量通过气相的传导包括三个传递过程:热传导、对流传热和热辐射。由于气体的导热系数很小,如表 1 所示,所以热量通过气体的热传导传热是很小的;且大部分隔热耐火材料中的气孔是很小的,气体在气孔中的流动受到限制,速度很小,因而对流传热对热量的传递作用也不大;在辐射传热中,存在一类气体其吸收与发射辐射的能力很小,即具有对称双原子型结构的气体,比如H2、O2、N2等,而空气中大部分为氧气和氮气,其辐射传热对热量的传递作用非常小。综上所述,在隔热材料中由于气孔存在,从而使得材料具备了一定的隔热效果。通常气孔孔径越小,越有利于提高隔热材料的隔热效果。

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